一種帶智能數(shù)顯儀的流速和流量測定裝置及其方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及工程測量及實驗儀器，尤其涉及一種帶智能數(shù)顯儀的流速和流量測定 裝置及其方法。
【背景技術】
[0002] 液位的測量，在工程領域和實驗儀器領域，是廣泛存在的要素，液位的計量是計量 科學技術的組成部分之一，它與國民經(jīng)濟、國防建設、科學研究有密切的關系。液位測量的 方便和精確性，對保證產(chǎn)品質量、提高工程生產(chǎn)率、促進科學技術的發(fā)展都具有重要的作 用。
[0003] 傳統(tǒng)的機械式液位測量，居多的是直接測讀，對空間的方便性不足。也有通過連通 管轉接引用進行測讀，但可能存在連通管中存在汽水組合、液位壓力波動不穩(wěn)等問題，如果 存在其氣水組合，則會導致錯誤失真的數(shù)據(jù)，壓力不穩(wěn)則可能引起讀數(shù)困難和誤差較大的 后果。另外，目前的檢測裝置較多采用精密的感應元件或探頭，將此類設備長期浸漬在液體 中，必然導致其靈敏度逐漸降低，最終失效。因而造成元件損壞，嚴重可能導致整臺設備需 要大修或直接報廢。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術中存在的問題，并提供一種帶智能數(shù)顯儀的流速 和流量測定裝置。具體技術方案如下：
[0005] -種帶智能數(shù)顯儀的流速和流量測定裝置，其包括測量口、連接管、排氣裝置、穩(wěn) 壓桶、液位探測桿、壓力傳感器和壓力信號分析儀;液位探測桿中空，測量口開設于液位探 測桿一端，液位探測桿另一端與連接管密閉連接，連接管依次與壓力傳感器和壓力信號分 析儀相連;穩(wěn)壓桶罩于測量口外，且頂部開設有若干個排氣孔，下部開設若干個進液孔;排 氣裝置與連接管相連，用于排出連接管內的液體。測量口設置于儲水箱內，且儲水箱上帶有 管嘴。
[0006] 作為優(yōu)選，所述的排氣裝置為氣栗，氣栗與連接管通過管路相通，且該段管路上設 有閥門，排氣口設置于閥門與氣栗間的管路上，排氣口設置標準為：當測量口置于待測液體 中并利用氣栗進行排液時，氣栗的輸入氣量大于從排氣口排出的氣量。
[0007] 作為進一步的優(yōu)選，所述的閥門與氣栗間之間設有氣壓罐，所述的排氣口開設于 氣壓罐上。
[0008] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種使用所述裝置的流速和流量測定方法，步驟如 下:首先將閥門打開，并將測量口放入儲水箱內的待測液體某一深度處，將連接管內的氣體 從排氣口排出，在液位穩(wěn)定后對壓力信號分析儀進行校零;校零完成后，打開氣栗對連接管 進行鼓氣，將連接管內液體排出，待壓力信號分析儀顯示的讀數(shù)趨于穩(wěn)定時，關閉閥門，對 壓力信號分析儀顯示的壓力值P進行讀數(shù)并將該壓力值換算成測量口上方的液體高度H，換 算公式如下：
[0010] 其中:p為待測液體密度，g為重力加速度；
[0011] 再測量測量口與管嘴的高度差ΔΗ，并根據(jù)以下公式換算成管嘴的出口流速v和流 量Q:
[0014] 其中:μν和與分別為孔口流速和流量系數(shù)，A為管嘴面積。
[0015] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點：
[0016] 1)結構簡單，操作方便，能夠將裝置便捷地應用于各種液體的液位測量工作者洪， 適用范圍廣。
[0017] 2)測量結果直觀可靠，以數(shù)字化的方式對測量結果進行顯示。
[0018] 3)裝置不需要精密儀器，主體設備位于待測液體之外，而浸入液體部分結構十分 簡單，不存在現(xiàn)有的流速和流量測定裝置中各種零部件容易老化或感應探頭靈敏度下降的 問題。
【附圖說明】
[0019] 圖1為一種帶智能數(shù)顯儀的流速和流量測定裝置結構示意圖；
[0020] 圖2為本發(fā)明的排氣裝置的一種優(yōu)選形式；
[0021]圖中：測量口 1、連接管2、排氣裝置3、穩(wěn)壓桶4、液位探測桿5、壓力傳感器6、壓力信 號分析儀7、氣栗301、閥門302和氣壓罐303。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步闡述和說明。本發(fā)明中各個實施方式的 技術特征在沒有相互沖突的前提下，均可進行相應組合。
[0023]如圖1所示，一種帶智能數(shù)顯儀的流速和流量測定裝置，其包括測量口 1、連接管2、 排氣裝置3、穩(wěn)壓桶4、液位探測桿5、壓力傳感器6和壓力信號分析儀7;液位探測桿5中空，測 量口 1開設于液位探測桿5-端，液位探測桿5另一端與連接管2密閉連接，連接管2依次與壓 力傳感器6和壓力信號分析儀7相連;穩(wěn)壓桶4罩于測量口 1外，且頂部開設有若干個排氣孔， 下部開設若干個進液孔;排氣裝置3與連接管2相連，用于排出連接管2內的液體。儲水箱8內 裝有待測液體，測量口 1設置于儲水箱8內，且儲水箱8上帶有管嘴9。
[0024]本裝置的工作原理如下：首先對未放置進液體的壓力傳感器6感應壓力值壓力進 行記錄，再將測量口 1深入待測液體的某高度，此階段中，連接管2中氣體不斷被壓縮，壓力 傳感器6感應壓力值，并將信號傳輸至壓力信號分析儀7,從而測出氣壓。當壓力趨于穩(wěn)定 時，通過讀取該狀態(tài)下的相應壓力，并減去先前的讀數(shù)，從而得到壓力差，并換算為液位高 度。
[0025] 測量口 1可直接與連接管2相連，但為了便于操作，采用中空的剛性液位探測桿5， 便于伸入待測液體中，也有利于測量過程的穩(wěn)定，不會隨待測液體的波動而變化。
[0026] 排氣裝置3可采用各種氣體發(fā)生裝置，如氣筒、氣栗等。本實施方式中，排氣裝置3 為氣栗301，氣栗301與連接管2通過管路相通，且該段管路上設有閥門302，排氣口設置于閥 門與氣栗301間的管路上，排氣口設置標準為：當測量口 1置于待測液體中并利用氣栗301進 行排液時，氣栗301的輸入氣量大于從排氣口排出的氣量。
[0027]上述排氣口最好開設于剛性的空腔上，因此可在閥門302與氣栗301間之間設有氣 壓罐303,所述的排氣口開設于氣壓罐303上。氣壓罐303可同時起到排氣和穩(wěn)壓的作用。 [0028] -種使用所述裝置的流速和流量測定方法，步驟如下：首先將閥門302打開，并將 測量口 1放入儲水箱8內的待測液體某一深度處，將連接管2內的氣體從排氣口排出，在液位 穩(wěn)定后對壓力信號分析儀7進行校零;校零完成后，打開氣栗301對連接管2進行鼓氣，將連 接管2內液體排出，待壓力信號分析儀7顯示的讀數(shù)趨于穩(wěn)定時，關閉閥門302,對壓力信號 分析儀7顯示的壓力值P進行讀數(shù)并將該壓力值換算成測量口 1上方的液體高度H，換算公式 如下：
[0030]其中:P為待測液體密度，g為重力加速度；
[0031]再測量測量口 1與管嘴9的高度差△ H，并根據(jù)以下公式換算成管嘴9的出口流速v 和流量Q:
[0034]其中:μν和W分別為孔口流速和流量系數(shù)，A為管嘴面積。
[0035]由此可見，本發(fā)明公開的帶智能數(shù)顯儀的流速和流量測定裝置，結構簡單，適用范 圍可涉及所有液體壓力的測量和轉化，具有普適用性;且操作簡便，使用方便，可實現(xiàn)測量 液位的數(shù)字化。
【主權項】
1. 一種帶智能數(shù)顯儀的流速和流量測定裝置，其特征在于，其包括測量口（ 1)、連接管 (2)、排氣裝置(3)、穩(wěn)壓桶(4)、液位探測桿(5)、壓力傳感器(6)、壓力信號分析儀(7)、儲水 箱(8)和管嘴(9);液位探測桿(5)中空，測量口（1)開設于液位探測桿(5)-端，液位探測桿 (5)另一端與連接管(2)密閉連接，連接管(2)依次與壓力傳感器(6)和壓力信號分析儀(7) 相連;穩(wěn)壓桶(4)罩于測量口（1)外，且頂部開設有若干個排氣孔，下部開設若干個進液孔； 排氣裝置(3)與連接管(2)相連，用于排出連接管(2)內的液體;測量口（1)設置于儲水箱(8) 內，且儲水箱(8)上帶有管嘴(9)。2. 如權利要求1所述的帶智能數(shù)顯儀的流速和流量測定裝置，其特征在于，所述的排氣 裝置（3)為氣栗（301)，氣栗（301)與連接管（2)通過管路相通，且該段管路上設有閥門 (302)，排氣口設置于閥門（302)與氣栗(301)間的管路上，排氣口設置標準為：當測量口（ 1) 置于待測液體中并利用氣栗(301)進行排液時，氣栗(301)的輸入氣量大于從排氣口排出的 氣量。3. 如權利要求2所述的帶智能數(shù)顯儀的流速和流量測定裝置，其特征在于，所述的閥門 (302)與氣栗(301)間之間設有氣壓罐(303)，所述的排氣口開設于氣壓罐(303)上。4. 一種使用如權利要求3所述裝置的流速和流量測定方法，其特征在于，步驟如下：首 先將閥門（302)打開，并將測量口（1)放入儲水箱(8)內的待測液體某一深度處，將連接管 (2)內的氣體從排氣口排出，在液位穩(wěn)定后對壓力信號分析儀(7)進行校零;校零完成后，打 開氣栗(301)對連接管(2)進行鼓氣，將連接管（2)內液體排出，待壓力信號分析儀(7)顯示 的讀數(shù)趨于穩(wěn)定時，關閉閥門（302)，對壓力信號分析儀(7)顯示的壓力值P進行讀數(shù)并將該 壓力值換算成測量口（1)上方的液體高度H，換算公式如下：其中:P為待測液體密度，g為重力加速度； 再測量出測量口（1)與管嘴(9)的高度差ΔΗ，并根據(jù)以下公式換算成管嘴(9)的出口流 速v和流量Q:其中:μν和與分別為孔口流速和流量系數(shù)，A為管嘴面積。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶智能數(shù)顯儀的流速和流量測定裝置及其方法。它包括測量口、連接管、排氣裝置、穩(wěn)壓桶、液位探測桿、壓力傳感器和壓力信號分析儀、儲水箱和管嘴；液位探測桿中空，測量口開設于液位探測桿一端，液位探測桿另一端與連接管密閉連接，連接管依次與壓力傳感器和壓力信號分析儀相連；穩(wěn)壓桶罩于測量口外，且頂部開設有若干個排氣孔，下部開設若干個進液孔；排氣裝置與連接管相連，用于排出連接管內的液體。測量口設置于儲水箱內，且儲水箱上帶有管嘴。本發(fā)明通過壓力傳感器及儀表數(shù)字顯示，裝置結構簡單，適用范圍可涉及所有液體壓力的測量和轉化，具有普適用性；且操作簡便，可實現(xiàn)測量液位。
【IPC分類】G01F23/16
【公開號】CN105606177
【申請?zhí)枴緾N201511016076
【發(fā)明人】章軍軍, 陳琪, 吳劍斌, 吳海軍
【申請人】浙江大學, 吳海軍
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年12月29日